Тушение пожаров на технологических установках предприятий химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности

 

 

 

 

 

 

 

 

«Тушение пожаров  на технологических установках предприятий  химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности»

 

 

 

  

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

Введение 2

 

I. Особенности обстановки на пожаре 5

 

II. Организация и способы тушения 11

 

III. Способы и средства тушения 14

 

Список литературы 27

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Проблемы пожарной безопасности объектов транспортировки и хранения нефти и нефтепродуктов продолжают оставаться одной из главных государственных задач. Действующая система нормирования требований пожарной безопасности резервуаров и резервуарных парков для хранения горючих жидкостей предполагает использование для тушения пожаров в резервуарах в основном воздушно-механической пены средней кратности.

Подача пены средней  кратности для тушения пожаров  горючих жидкостей в резервуарах, согласно действующим нормативным документам, должна осуществляться либо с помощью автоматических стационарных установок пожаротушения, либо с помощью пеноподьемников на базе автомобилей или гусеничной техники.

Одним из основных недостатков способа тушения пожаров горючих жидкостей в резервуарах воздушно-механической пеной средней кратности с помощью автоматических установок пожаротушения (АУП) является их быстрый выход из строя при возникновении пожара. Анализ тушения реальных пожаров в резервуарах и резервуарных парках показывает, что все пожары были потушены с помощью передвижной пожарной техники. При развившемся пожаре невозможно повторное использование основных элементов АУП из-за прогорания сеток пеногенераторов. В ряде случаев пенные камеры являлись источником пожара или способствовали его развитию. Кроме того, пенные камеры устанавливаются в верхнем поясе резервуара, что приводит к уменьшению полезного объема резервуара в процессе эксплуатации.

При использовании пеноподьемников для тушения пожаров в резервуарах их чаще всего приходится устанавливать внутри обвалования, что повышает опасность для личного состава пожарной охраны, занятого обслуживанием этой техники. Кроме того, для их въезда внутрь обвалования требуются специальные оборудованные проезды. Значительные габариты автомобилей или гусеничных средств не позволяют легко осуществлять маневр внутри обвалования, а в связи с этим пеноподъемники не всегда возможно установить в наиболее выгодных местах для подачи пенных средств на ликвидацию горения.

Более надежным и безопасным при использовании стационарных систем пожаротушения является подслойный способ тушения пожаров нефти и нефтепродуктов в резервуарах, который применяется в зарубежных промышленно развитых странах.

Тушение пожаров подачей иены под слой горючей жидкости возможно только при использовании специальных пенообразователей, обладающих инертностью к нефтепродуктам. К таким пенообразователям относятся фторсодержащие пенообразователи на синтетической или протеиновой основе, которые могут быть эффективно применены для подслойного тушения. Наибольшим спросом за рубежом в настоящее время пользуются фторсодержащие пленкообразующие пенообразователи на протеиновой основе, имеющие степень биологического разложения в природных условиях более 80% за короткое время.

Подача пены низкой кратности  может осуществляться непосредственно в слой нефтепродукта как стационарными автоматическими установками пожаротушения, так и от передвижной пожарной техники с помощью стационарных вводов пены в резервуар, оборудованных высоконапорными пеногенераторами.

Для тушения пожаров  горючих жидкостей путем подачи пены низкой кратности сверху, когда  подслойный способ подачи пены низкой кратности применять не следует  или нецелесообразно (полярные жидкости, жидкости с высокой температурой застывания - мазуты, высокопарафинистые нефти и другие), применяются специальные бессеточные пеногенераторы с пенокамерами, у которых узел образования пены находится снаружи резервуара, а пена в резервуар подается через пеносливы. Такие пеногенераторы малочувствительны к воздействию взрыва или факела пламени горящей в резервуаре жидкости.

Тушение пожаров горючих  жидкостей в резервуарах или  их обвалованиях в зарубежных развитых странах с помощью передвижной пожарной техники производится чаще всего путем использования водопенных мониторов большой производительности, позволяющих подавать как компактные, так и распыленные струн воды или пены низкой кратности на значительные расстояния и высоту.

 

I. ОСОБЕННОСТИ ОБСТАНОВКИ НА ПОЖАРЕ.

 

Современные открытые технологические  установки по переработке углеводородных газов, нефтей и нефтепродуктов характеризуются большой производительностью и площадью застройки.

Рисунок 1. Общий  вид открытой технологической установки.

 

 

Они обычно состоят из одноэтажных аппаратов, высота которых достигает 80-100 м, а объем до 2000 м³ (рисунок 1). Технологические процессы в них проходят при высоких температурах и давлениях. За счет блочной системы компоновки достигается компактное размещение оборудования, уменьшение длины технологических коммуникаций.

Большая плотность застройки  и поэтажное размещение оборудования увеличивают удельные нагрузки горючих  веществ, повышают пожарную опасность, усложняют процесс тушения пожара.

Открытые технологические  установки, как правило, оборудуют стационарными системами тепловой защиты и тушения пожаров. Однако коммуникации трубопроводов, мелкие технологические аппараты и строительные конструкции ими обычно не защищаются. Кроме того, стационарные установки могут быть выведены из строя в результате температурных деформаций и взрывов технологического оборудования.

Анализ пожаров показывает, что каждый четвертый пожар сопровождается взрывом с последующим развитием горения на площади до 5000 м². Если пожар возникает без взрыва, то площадь пожара в большинстве случаев составляет 500 м², а максимальная площадь достигает 3000 м².

Пожары на открытых технологических  установках характеризуются большой  скоростью распространения горения, высокой тепловой радиацией пламени, возможностью возникновения взрывов, выброса и растекания горючих жидкостей и сжиженных газов на большие площади.

При розливе горючих  жидкостей на твердой поверхности  в виде пленки или слоя жидкость испаряется, и над ее поверхностью образуется паровоздушная зона, высота которой зависит от физико-химических свойств жидкости, ее температуры, скорости ветра и т. п. При воспламенении образуется факел значительных размеров, который создает угрозу соседним установкам.

Для снижения параметров факела могут применяться сыпучие негорючие материалы для засыпки поверхностного розлива жидкости.

Слой засыпки частично поглощает и отражает тепло, исключает  нагрев жидкости до кипения, поэтому  резко снижается количество паров, поступающих в зону горения.

Уровень снижения параметров пламени зависит от дисперсности элементов засыпки, толщины слоя, термической стойкости и др.

Анализ экспериментальных  данных показывает, что данный способ снижения параметров факела пламени может быть использован в практике эксплуатации открытых технологических установок, так как это позволяет почти в два раза уменьшить количество огнетушащих средств на тушение по сравнению с нормативными. На рисунке 2 приведены данные по высоте факела с использованием засыпки.

При авариях в аппаратах, работающих под избыточным давлением, горючие жидкости и газы вытекают в виде струй. При этом сжиженные углеводороды сгорают в факеле пламени полностью, а жидкие нефтепродукты сгорают частично, и образуют разливы на значительные площади.

Рисунок 2. Зависимость  высоты пламени от диаметра частиц засыпки.

Исходя из этого, по характеру горения  пожары можно разделить на следующие виды:

• горение паров жидкостей и газов в виде факелов;
• горение жидкостей с открытой поверхности (в емкостях или разлитой);
• горение движущейся жидкости (струи или растекающейся);
• взрывы паро-, или газовоздушной смеси;
• комбинация различных видов горения.

 

Увеличению площади  розлива и пожара может способствовать подаваемая на охлаждение технологического оборудования вода, по которой горящий нефтепродукт растекается по территории установки.

Пожары на технологических  установках по своему характеру являются сложными и продолжительными.

Размеры пожара зависят  от условий растекания нефтепродукта и степени разрушения и деформации оборудования от воздействия пламени. Если в момент аварии нефтепродукт воспламеняется, то площадь пожара зависит от количества вытекающего продукта, гидродинамических свойств потока жидкости, рельефа местности, скорости выгорания.

Развитию пожара способствует также то, что отдельные блоки, например, ректификационные и газофракционирующие колонны, технологические печи, теплообменники, конденсаторы, холодильники, отстойники технологически связаны между собой разветвленной сетью коммуникаций трубопроводов, и горение на одном блоке может вызвать аварийную ситуацию на других.

Особенно опасны вакуумные  аппараты, где при нарушении герметичности могут образоваться взрывоопасные концентрации паро-, газовоздушных смесей внутри аппаратов.

Тушение пожаров на технологических  установках представляет значительные трудности и требует от личного состава пожарных подразделений высокой тактической и психологической подготовки.

Опыт тушения пожаров  за последние 10-15 лет показывает, что  боевые действия пожарных подразделений  при тушении таких пожаров направлены на обеспечение тепловой защиты оборудования, локализацию и ликвидацию пожара, обеспечение условий для успешной ликвидации аварии.

Во многих случаях  для ликвидации пожаров привлекаются более 20 основных и специальных автомобилей.

В качестве основных средств  тушения применяются: воздушно-механическая пена, водяные струи, водяной пар, огнетушащие порошки, газоводяные струи.

При авариях на открытых технологических установках горючие  газы и пары нагретого нефтепродукта  могут образовать загазованные зоны, величина которых зависит от расхода продукта и скорости ветра.

На успешные боевые действия подразделений большое влияние  оказывает величина тепловых потоков. Незащищенные металлические аппараты, трубопроводы и конструкции нагреваются до высоких температур в течение 10-15 мин, а предохранительные клапаны не успевают стравливать развившееся в них давление. В результате происходит деформация я разрыв аппаратов и трубопроводов. Наличие теплоизоляции технологического оборудования повышает его огнестойкость до 40-45 мин, изменение температуры металлической стойки аппарата показано на рисунке 3.

Рисунок 3. Нагрев поверхности  металлических стенок аппарата при  воздействии на него факела пламени:

1 – температура стенки без орошения; 2 – охлаждение стенки при орошении распыленной струей интенсивностью 0,2 л/(м²*с); 3 – температура стенки при охлаждении 6eз предварительного нагрева.

 

II. Организация и способы тушения.

 

Одним из важных условий  успешной ликвидации пожаров на открытых технологических установках является постоянное взаимодействие пожарных подразделений со службами объекта, участвующими в тушении пожара и ликвидации аварии. Одним из мероприятий, обеспечивающих взаимодействие различных служб, является разработка плана ликвидации аварий и планов тушения пожаров.

План ликвидации аварии состоит из перечня мероприятий на том или ином участке, узле или установке с указанием конкретных действий дежурного персонала; списков бригад и распределения обязанностей среди инженерно-технического персонала, списков лиц, учреждений и организаций, которых оповещают об аварии, состояние систем пожаротушения, связи и сигнализации и других аварийных систем.

Планы ликвидации аварий составляют на каждую установку, блок или площадку.

Планы по тушению пожаров  согласовываются с мероприятиями  плана ликвидации аварии, т.е. план тушения пожаров является, как бы продолжением плана ликвидации аварии и рассчитан на развившийся сложный пожар.

В планах пожаротушения  особое внимание уделяется разработке мероприятий по взаимодействию подразделений пожарной охраны со службами объекта и руководителем ликвидации аварии, а также разработке мероприятий по предотвращению взрывов, растекания горючих жидкостей и загазованности территории.

Для обеспечения четкого  взаимодействия подразделений и  выполнения мероприятий по ликвидации пожара руководитель тушения пожара в состав оперативного штаба включает представителей администрации и специалистов объекта.

Решение по тушению пожара РТП принимает после консультации и согласования их с руководством и специалистами объекта, а боевые действия подразделений осуществляет во взаимодействии с техническими службами объекта.